2017-2018学年高中生物 第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上学案 新人教版必修2

第2节 基因在染色体上1.基因和染色体行为存在着明显的平行关系。2基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因。3基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。4基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。5萨顿的“基因与染色体行为存在平行关系”的假说运用了类比推理法。6摩尔根的果蝇杂交实验利用了假说演绎法。基因在染色体上的证据自读教材夯基础1萨顿的假说(1)内容：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。(2)依据：基因染色体生殖过程中在杂交过程中保持完整性和独立性在配子形成和受精过程中，形态结构相对稳定存在方式体细胞成对成对配子单个单条体细胞中来源一个来自父方，一个来自母方一条来自父方，一条来自母方形成配子时非等位基因自由组合非同源染色体自由组合2.基因位于染色体上的实验证据(1)实验现象： (2)实验现象的解释：1/2XW1/2Y1/2XW1/4XWXW(红眼雌性)1/4XWY(红眼雄性)1/2Xw1/4XWXw(红眼雌性)1/4XwY(白眼雄性)(3)实验结论：基因位于染色体上。1萨顿和摩尔根分别采用了什么方法推测基因位于染色体上？提示：萨顿采用的是类比推理的方法，摩尔根采用的是假说演绎法。2果蝇细胞内的基因都位于染色体上吗？请举例说明。提示：不是。细胞质内的基因不位于染色体上，只有核基因位于染色体上。跟随名师解疑难1果蝇的染色体组成性别雌性雄性图示同源染色体4对4对常染色体、性染色体XXXY染色体组成6XX(同型)6XY(异型)2.摩尔根的果蝇杂交实验分析(1)实验现象：(2)相关说明：果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。F1全为红眼，则红眼是显性性状。F2中红眼白眼31，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。白眼性状的表现与性别相联系。即控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上没有相关基因。各种果蝇的基因型及表现型如下表：性别雌蝇雄蝇基因型XWXWXWXwXwXwXWYXwY表现型红眼红眼白眼红眼白眼(3)验证：测交实验。过程：测交结果：后代中红眼白眼11，符合分离定律。结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。孟德尔遗传规律的现代解释自读教材夯基础1基因分离定律的实质2自由组合定律的实质判断(1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。()(2)在减数分裂中，等位基因彼此分离的同时，非等位基因自由组合。()1分离定律和自由组合定律发生在什么时期？提示：发生在减数分裂过程中，具体地说都发生在减数第一次分裂后期。2非等位基因控制的性状在遗传时是否一定遵循自由组合定律？举例说明。提示：不一定。只有位于非同源染色体上的非等位基因在遗传时才遵循自由组合定律。位于同源染色体上的非等位基因在遗传时不遵循自由组合定律。跟随名师解疑难1遗传因子与染色体上基因的对应关系(1)分离定律中的一对遗传因子指一对同源染色体上的一对等位基因。(2)自由组合定律中的不同对的遗传因子指位于非同源染色体上的非等位基因。2两个遗传定律的细胞学基础(1)分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，如图：(2)自由组合定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如图：验证基因在染色体上的实验例1果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1雌雄个体相互交配，实验结果如下：F1：大翅雌果蝇、雄果蝇共1 237只。F2：大翅雌果蝇2 159只，大翅雄果蝇1 011只，小翅雄果蝇982只。下列分析错误的是()A果蝇翅形大翅对小翅为显性B根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律C根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上DF2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型思路点拨解析大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性。根据题中信息“F2：大翅雌果蝇2 159只，大翅雄果蝇1 011只，小翅雄果蝇982只”可知，大翅小翅31，符合基因分离定律，又因为大翅果蝇雌雄不等，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。遗传图解如下：可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。答案D规律方法 判断基因位于性染色体上的方法 设计杂交实验，若子代性状与性别相联系，即某一性状只出现在某一性别中，或在不同性别中性状出现的比例不同，则控制该性状的基因位于性染色体上。孟德尔遗传规律的现代解释例2下图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因。下列叙述正确的是()A从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子Be基因控制的性状在雌雄个体中出现的概率相等C形成配子时基因A、a与B、b间自由组合D只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等思路点拨解析由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，从染色体情况看，它能形成X、Y两种配子；e位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因控制的性状，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，A、B进入一个配子，a、b进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等。答案D下图能正确表示基因分离定律实质的是()解析：选C基因分离定律的实质是：杂合子在产生配子时，等位基因随同源染色体的分离而分开，独立地进入不同的配子中。1探究基因位于染色体上。2探究基因在常染色体上还是位于性染色体上。典例剖析萨顿运用类比推理方法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说。摩尔根起初对此假说持怀疑态度。他和其他同事设计果蝇杂交实验对此进行研究。杂交实验图解如下：请回答下列问题：(1)上述果蝇杂交实验现象_(填“支持”或“不支持”)萨顿的假说。根据同时期其他生物学家发现果蝇体细胞中有4对染色体(3对常染色体、1对性染色体)的事实，摩尔根等人提出假设“_”，从而使上述遗传现象得到合理的解释。(不考虑眼色基因位于Y染色体上的情况)(2)摩尔根等人通过测交等方法力图验证他们提出的假设。以下的实验图解是他们完成的测交实验之一： (说明：测交亲本中的红眼雌蝇来自于杂交实验的F1)上述测交实验现象并不能充分验证其假设，其原因是_。为充分验证其假设，请在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。(要求：写出实验亲本的基因型和预期子代的基因型即可，控制眼色的等位基因为B、b。提示：亲本从上述测交子代中选取)写出实验亲本的基因型：_，预期子代的基因型：_。解析(1)摩尔根的杂交实验说明果蝇红眼和白眼的遗传符合分离定律，又由于白眼性状始终与性别相联系，由此摩尔根推测控制果蝇红白眼的基因位于性染色体X上。(2)由于测交实验子代性状与性别无关，控制眼色的基因无论位于常染色体还是位于X染色体上，测交结果都相同，因此不能充分验证假设。要验证假设，选用的杂交组合要求子代性状与性别有关，常选用隐性雌和显性雄个体杂交：PXbXbXBY测交子代XBXb(红眼)XbY(白眼)答案(1)支持控制眼色的基因只位于X染色体上(2)控制眼色的基因无论位于常染色体还是只位于X染色体上，测交实验结果皆相同XbXb、XBYXBXb、XbY归纳拓展类比推理与假说演绎法的比较类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。假说演绎是提出问题，作出相应的假说解释，然后通过实验验证其正误。随堂基础巩固1萨顿依据“基因和染色体的行为存在明显的平行关系”，而提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代”的假说，以下不属于他所依据的“平行”关系的是()A基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只含有成对中的一个B非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数分裂过程中也自由组合C作为遗传物质的DNA，是由两条脱氧核苷酸长链构成的D基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构解析：选C基因与染色体的平行关系表现在：基因、染色体在杂交过程中的完整性、独立性；体细胞中的基因、染色体成对存在，配子中二者都是单一存在；成对的基因、染色体都是一个来自母方，一个来自父方；非等位基因、非同源染色体自由组合。2下列有关基因在染色体上的叙述，正确的是()A萨顿观察到基因和染色体行为存在着明显的平行关系从而推断出基因在染色体上B摩尔根运用类比推理法证明了基因位于染色体上C控制果蝇性状的所有基因都平均分布在果蝇体细胞中的8条染色体上D减数分裂时，染色体发生复制，而基因没有复制解析：选A萨顿提出“基因在染色体上”的假说，是因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系；摩尔根证明基因位于染色体上运用了假说演绎法；控制果蝇性状的基因包括核基因和质基因，只有核基因位于染色体上；减数分裂时，基因随DNA的复制而复制。3雌雄异体的高等植物剪秋罗有宽叶和狭叶两种类型。宽叶(B)对狭叶(b)是显性，等位基因位于X染色体上，其狭叶基因(b)会使花粉致死。如果杂合宽叶雌株同狭叶雄株杂交，其子代的性别及表现型是()A全是雄株，其中1/2宽叶，1/2狭叶B全是雌株，其中1/2宽叶，1/2狭叶C雌雄各半，全为宽叶D宽叶雌株宽叶雄株狭叶雌株狭叶雄株1111解析：选A由题意知，杂合宽叶雌株(XBXb)可产生等量的XB和Xb两种配子，而狭叶雄株(XbY)只能产生Y一种配子，因此，子代的性别全为雄株，表现为宽叶和狭叶各占一半。4决定果蝇眼色的基因位于X染色体上，其中W基因控制红色性状，w基因控制白色性状。一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，其后代中不可能出现的是()A红眼雄果蝇B白眼雄果蝇C红眼雌果蝇 D白眼雌果蝇解析：选D先写出亲代基因型。红眼雌果蝇：XWXW或XWXw；红眼雄果蝇：XWY。若XWXWXWYXWXW(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)；若XWXwXWYXWXW(红眼雌果蝇)、XWXw(红眼雌果蝇)、XWY(红眼雄果蝇)、XwY(白眼雄果蝇)。可见，后代中不可能有白眼雌果蝇。本题还可以采用直选法将D项选出，因为亲代红眼雄果蝇的基因型为XWY，其中的XW肯定要传给子代雌果蝇，而子代雌果蝇中只要存在一个W基因，就肯定表现为红眼。5果蝇体细胞染色体图解如右，请据图回答：(1)此果蝇体细胞中，有_对常染色体，_对等位基因，1和3是_染色体，A和a是_基因，A和B是_基因。(2)果蝇产生的配子中，含ABCD基因的配子所占的比例为_。(3)D与d基因在遗传中除了遵循基因的_定律，还与_有关；D、d与B、b基因在遗传时遵循基因的_定律，这是因为_。(4)与该果蝇进行测交实验时，选用的果蝇的基因型可表示为_。解析：此题考查果蝇的染色体组成及对基因分离定律和自由组合定律实质的理解。图中果蝇的性染色体不一致，即一条X，一条Y，为雄性果蝇，每对染色体上都有一对等位基因分布，若与该果蝇进行测交实验，应选择一只雌性隐性纯合个体。答案：(1)34非同源等位非等位(2)1/16(3)分离性别自由组合两对等位基因分别位于两对同源染色体上(4)aabbccXdXd课时跟踪检测(满分50分时间25分钟)一、选择题(每小题4分，共24分)1.如图表示某生物正在进行分裂的细胞，等位基因A和a位于染色体的位置(不考虑互换和突变)可能是()AA位于上，a位于上BA位于上，a位于上CA和a分别位于和上DA和a分别位于和上解析：选C等位基因位于一对同源染色体的相同位置上。2摩尔根研究果蝇的眼色遗传实验过程如图所示。下列相关叙述，正确的是()A果蝇的眼色遗传遵循基因的自由组合定律B摩尔根的实验运用了类比推理的研究方法C摩尔根所作的唯一假设是控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因D摩尔根发现了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并得出基因在染色体上呈线性排列的结论解析：选D从F2的性状分离比可以看出，果蝇的眼色遗传遵循基因的分离定律；摩尔根的实验采用的是“假说演绎”的研究方法；摩尔根作出的假设应该不止一种，其中之一是控制白眼的基因只位于X染色体上，在Y染色体上不含有它的等位基因；摩尔根发现了测定基因位于染色体上相对位置的方法，并绘制出第一个果蝇各种基因在染色体上的相对位置图，说明基因在染色体上呈线性排列。3.右图为果蝇某条染色体上部分基因的分布，下列有关说法错误的是()A一条染色体上有多个基因B基因在染色体上呈线性排列C图中的白眼基因和朱红眼基因可称为一对等位基因D果蝇细胞内的基因并非全都分布在染色体上解析：选C等位基因是位于同源染色体上控制相对性状的一对基因，不位于一条染色体上。4基因型为Mm的动物，在其精子形成过程中，基因MM、mm、Mm分开分别发生在()精原细胞形成初级精母细胞时初级精母细胞形成次级精母细胞时次级精母细胞形成精细胞时精细胞形成精子时ABC D解析：选BMM、mm的产生是通过DNA复制形成的，因此位于姐妹染色单体上，它们的分离将发生在减数第二次分裂，伴随着丝点分裂、姐妹染色单体的分开而分离。Mm基因是一对等位基因，位于一对同源染色体上，它们的分离将发生在减数第一次分裂，伴随着同源染色体的分开而分离。5摩尔根在果蝇杂交实验中发现了伴性遗传。在果蝇野生型与白眼雄性突变体的杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的实验结果是()A白眼突变体与野生型杂交，F1全表现为野生型，雌雄比例为11BF1中雌雄果蝇杂交，后代出现性状分离，且白眼全为雄性CF1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例为11D白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全为雄性，野生型全为雌性解析：选B摩尔根等人所做的果蝇杂交实验中：F1雌雄果蝇杂交后代出现了性状分离，且白眼全是雄性果蝇，摩尔根等人据此现象进行了推测和验证，最终证实了其假说是正确的。6(2016全国甲卷)果蝇的某对相对性状由等位基因G、g控制，且对于这对性状的表现型而言，G对g完全显性。受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死。用一对表现型不同的果蝇进行交配，得到的子一代果蝇中雌雄21，且雌蝇有两种表现型。据此可推测：雌蝇中()A这对等位基因位于常染色体上，G基因纯合时致死B这对等位基因位于常染色体上，g基因纯合时致死C这对等位基因位于X染色体上，g基因纯合时致死D这对等位基因位于X染色体上，G基因纯合时致死解析：选D结合选项，并根据题干信息：子一代果蝇中雌雄21，且雌蝇有两种表现型，可知这对等位基因位于X染色体上。若亲代雄蝇为显性个体，则子代雌蝇不可能有两种表现型，故亲代雄蝇应为隐性个体，基因型为XgY，说明受精卵中不存在g基因(即G基因纯合)时会致死。由于亲代表现型不同，故亲代雌蝇为显性个体，且基因型为XGXg，子一代基因型为XGXg、XgXg、XGY(死亡)、XgY。综上分析，这对等位基因位于X染色体上，G基因纯合时致死。二、非选择题(共26分)7(14分)果蝇的红眼(W)对白眼(w)为显性，这对等位基因位于X染色体上，如图表示一红眼雄果蝇与一红眼雌果蝇分别通过减数分裂产生配子，再交配并孵化出一白眼雄果蝇的过程。请据图回答：甲乙(1)写出图甲中A、E细胞的名称：A_，E_。(2)E细胞中的核DNA分子数目为_个。(3)若精子C与卵细胞F结合，产生后代的基因型为_，表现型为_。(4)若亲代红眼雌果蝇与一白眼雄果蝇交配，则子代中出现雄性红眼果蝇的概率为_，出现的白眼果蝇中，性别为雌性的概率为_。(5)请在图乙的方框中画出图甲中C细胞的染色体示意图，并在染色体上标出有关眼色的基因。解析：(1)图示A细胞正处于减数第一次分裂，应属于初级精母细胞，而E处在减数第二次分裂，且由E细胞分裂形成了卵细胞F，所以E应属于次级卵母细胞。(2)由于E为次级卵母细胞，所以其细胞中的核DNA个数应等于果蝇体细胞核中的DNA数，即8个。(3)由题干信息可知两亲本红眼雄果蝇与红眼雌果蝇交配，子代中有白眼雄果蝇(基因型为XwY)，所以两亲本的基因型分别为XWY、XWXw；精子C基因型肯定为XW，卵细胞F的基因型肯定为Xw，所以精子C与卵细胞F结合，产生后代的基因型为XWXw，表现型为红眼雌果蝇。(4)亲代红眼雌果蝇与白眼雄果蝇的基因型分别为XWXw、XwY，则子代中出现雄性红眼果蝇的概率为1/21/21/4; 出现的白眼果蝇中，性别为雌性的概率为1/2。(5)精子C的基因型为XW，在绘图时要注意基因W位于X染色体上。答案：(1)初级精母细胞次级卵母细胞(2)8(3)XWXw红眼雌果蝇(4)1/41/2(5)如右图所示8(12分)实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体状的遗传特点(说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖、存活)，请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题：问题一：研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并作出判断。问题二：研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于号同源染色体上，并作出判断。(1)杂交方案：选取_和_两亲本杂交得F1；F1_得F2；分析判断。(2)对问题一的推断及结论：若F2出现性状分离，且灰体与黑檀体果蝇数目之比为_，说明控制该对性状的是一对等位基因；反之，则不是由一对等位基因控制。(3)对问题二的推断及结论：如果F2出现_种性状，且性状分离比为_，说明性状的遗传符合自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于号同源染色体上。反之，则可能位于号同源染色体上。解析：如果果蝇灰体、黑檀体是由一对等位基因控制的，则该对性状的遗传符合基因的分离定律，F2的性状分离比表现为31，否则就不是由一对等位基因控制；如果控制灰体、黑檀体的等位基因不位于号同源染色体上，则体色和翅形这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，F2的性状分离比是9331，否则控制果蝇体色的基因就可能位于号同源染色体上。答案：(1)长翅灰体残翅黑檀体雌雄果蝇杂交(2)13或31(3)49331- 13 -